فهرست مطالب
نشریه پژوهش های شیمیایی و نانو مواد
سال دوم شماره 4 (پیاپی 8، زمستان 1402)
- تاریخ انتشار: 1403/02/22
- تعداد عناوین: 6
-
صفحات 1-6
در پژوهش کنونی محاسبات به طور عمده با استفاده از بسته محاسباتی کوانتوم-اسپرسو و روش شبه پتانسیل در چارچوب نظریه تابعی چگالی و تقریب چگالی موضعی انجام شده است. علاوه براین از تقریب فاز تصادفی در بررسی خواص نوری استفاده شده است. مقادیر منفی بزرگ سهم حقیقی تابع دی الکتریک نشان می دهد که مواد رفتاری شبیه درود از خود نشان می دهند. جایی که مقدار منفی است یا خیلی نزدیک به صفر است، موج الکترومغناطیسی منتشر نمی شود و فرایندهای جذب و اتلاف صورت می گیرد. نمودار سهم موهومی تابع دی الکتریک نشان می دهد که فرآیند جذب از انرژی های کوچک شروع شده است و مکسین های ایتریوم کاربید (Yn+1Cn ; n=1, 2, 3) فاقد گاف انرژی هستند که ماهیت فلزی را تایید می کند، هم چنین بارزترین قله ها در راستای محور y نشان دهنده برهمکنش بیشتر الکترون و فوتون در این راستا است. نسبت معکوس سهم حقیقی تابع دی الکتریک و طیف بازتاب نشان می دهد که در جایی که سهم حقیقی تابع دی الکتریک منفی است، طیف بازتاب برای ترکیبات Y2C، Y3C2 و Y4C3 بالاترین مقدار را دارد و این قله ها در محدوده انرژی فوتون 6 الی 7 الکترون ولت به صفر نزدیک می شوند.
کلیدواژگان: نظریه تابعی چگالی، نانو مکسین، ماهیت فلزی، خواص نوری -
صفحات 7-18
تهیه مواد شیمیایی تجدیدپذیر و ارزشمند از منابع زیست توده تجدیدپذیر مانند سلولز، توجه جهانی را به منظور ایجاد جوامع پایدار جلب کرده است. سلولز فراوان ترین زیست توده غیرغذایی است و از اهمیت اقتصادی زیادی برخوردار است. برخلاف کاتالیزگرهای سنتی مشتق شده از منابع نفتی، سلولز مزایای متعددی از جمله تجدیدپذیری، زیست تخریب پذیری و سازگاری با اصول شیمی سبز را ارائه می دهد. استفاده از کاتالیزگر ناهمگن می تواند به پژوهشگران اجازه دهد تا فرآیندهای بی خطر محیطی را توسعه دهند. کاتالیزگرهای مبتنی بر سلولز فعالیت قابل توجهی را در طیف گسترده ای از واکنش ها از جمله هیدروژناسیون، اکسیداسیون و پلیمریزاسیون نشان داده اند. تطبیق پذیری آنها ناشی از توانایی آنها در تثبیت انواع نانوذرات فلزی است که به عنوان جایگاه های کاتالیزگری فعال عمل می کنند. تثبیت نانوذرات فلزی روی سلولز مزایای متعددی از جمله بهبود پایداری، جلوگیری از تجمع نانوذرات و افزایش قابلیت پخش شدن آنها را به همراه دارد. سلولز پتانسیل خود را برای ایجاد انقلابی شگرف در شیمی سبز نشان می دهد. بنابراین تطبیق پذیری، پایداری و ویژگی های قابل تنظیم سلولز آن را به یک کاتالیزگر ضروری برای آینده ای سبزتر تبدیل کرده است. هدف این بررسی، ارائه یک نمای کلی از کاربرد سلولز به عنوان کاتالیزگر در واکنش های آلی توسط پژوهشگران ایرانی است.
کلیدواژگان: سلولز، پلیمر زیستی، کاتالیزگر، واکنش های آلی -
صفحات 19-23
NO2 به عنوان یک گاز سمی در محیط زیست و صنعت، به وفور تولید می شود و نیاز به آشکار سازی دارد. در این پژوهش سنجش گاز NO2 با استفاده از نانوذرات ZnMn2O4 ساخته شده از طریق یک فرآیند ساده هم رسوبی مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار و مورفولوژی سطح نمونه های تهیه شده به ترتیب توسط پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. طیف پراش اشعه ایکس نشان می دهد که ساختار نمونه به خوبی و بدون ناخالصی شکل گرفته است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که نانوذرات به صورت نانو صفحه های با ضخامت میانگین 30nm شکل گرفته اند. اندازه گیری های سنجش گاز با قرار دادن حسگر در معرض 5/0 درصد گاز NO_2 در دماهای بین °C150 تا °C375 انجام شد. اندازه گیری های انجام شده بر حسب دما، بیشینه پاسخ را در دمای 300 درجه، به 5/0 درصد گاز NO2 نشان داد. همچنین حسگرZnMn2O4 یک سیگنال الکتریکی تکرارپذیر و پایدار را نشان داد. از این رو، نانوذرات ZnMn2O4 دارای پتانسیل امیدوارکنندهای در زمینه حسگرهای گاز هستند.به عنوان یک گاز سمی در محیط زیست و صنعت، به وفور تولید میشود و نیاز به آشکار سازی دارد. د ر این پژوهش سنجش گاز NO2 با استفاده از نانوذرات ساخته شده از طریق یک فرآیند ساده سل- ژل مورد بررسی قرار گرفته است. ساختار و مورفولوژی سطح نمونه های تهیه شده به ترتیب توسط پراش اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترون ی روبشی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاست. طیف پراش اشعه ایکس نشان می دهد که ساختار نمونه به خوبی و بدون ناخالصی شکل گرفته است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان می دهد که نانوذرات به صورت نانو صفحه های با ضخامت میانگین 30nm شکل گرفته اند. اندازه گیریهای سنجش گاز با قرار دادن حسگر در معرض 0/5 درصد گازNO2 در دماهای بین °C150 تا °C375 انجام شد. اندازه گیریهای انجام شده بر حسب دما، بیشنه پاسخ را در دمای 300 درجه، به 0/5 درصد گاز NO2 نشان داد. همچنین حسگر ZnMn2O4 یک سیگنال الکتریکی تکرارپذیر و پایدار را نشان داد. از این رو، نانوذرات ZnMn2O4دارای پتانسیل امیدوارکنندهای در زمینه حسگرهای گاز هستند.
کلیدواژگان: هم رسوبی، حسگر گاز، مورفولوژی، Znmn2o4 -
صفحات 24-33
سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه نسل جدیدتری از سلول های خورشیدی هستند که اگرچه بازده پایین تری نسبت به سلول های سیلیکونی دارند، اما پتانسیل بالایی برای بازده بیشتر دارند و چون از نظر اقتصادی صرفه بهتری دارند، اگر بازده و پایداری آنها افزایش یابد می توانند جایگزین سلول های خورشیدی سیلیکونی در بازار شوند. طراحی و توسعه روزافزون سلول های خورشیدی تنها محدود به کارهای تجربی و آزمایشگاهی نبوده، بلکه مدلسازی های عددی نیز در این امر دخیل بوده است. هدف از انجام این تحقیق طراحی و مدل سازی عددی سلول های خورشیدی حالت جامد حساس شده با رنگدانه بر پایه لایه نانوساختار نیمرسانا با گاف نواری عریض (دی-اکسیدتیتانیوم) و همچنین اکسید روی به عنوان انتقال دهنده الکترون و رنگدانه N719 به عنوان لایه جاذب و همچنین PEDOT:PSS و P3HT به عنوان ماده انتقال دهند ه حفره است. در این پژوهش از نرم افزار کامسول برای طراحی سلول خورشیدی استفاده و مشخصه های جریان-ولتاژ و همچنین جذب اپتیکی سلول محاسبه شده است که با داده های تجربی مطابقت خوبی دارد.
کلیدواژگان: چگالی حامل بار، نانوساختار، سلول خورشیدی حساس شده با رنگدانه، سلول خورشیدی حالت جامد حساس شده با رنگدانه -
افزایش بازده سلول های خورشیدی رنگدانه ای با استفاده از نانوبلورهای طلای پلاسمونیک با پوشش TiO2و SiO2صفحات 34-41
در این پژوهش، سنتز نانوذرات پلاسمونیک به روش انحلال شیمیایی و در سه مرحله انجام گرفت. سپس به بررسی نانوساختارهای هسته-پوسته Au@TiO2 و Au@SiO2 پرداخته شده است. این نانوذرات به عنوان فوتوآند در سلول های خورشیدی رنگدانه ای(DSSCs) استفاده شدند. پارامترهایی مانند جریان اتصال کوتاه، ولتاژ مدار باز، فاکتور پرشدگی و بهره تبدیل سلول خورشیدی رنگدانه ای مورد بررسی قرار گرفت. سلولی که در آن از Au@TiO2 که با لیگاند مرکاپتو استیک اسید سنتز شده، استفاده شده است، بیشترین کارایی را دارد. علت این امر، افزایش اثر میدان نزدیک در نانوساختارهای هسته-پوسته طلا و ایجاد جریان نوری تقویت شده ناشی از پلاسمونیک پیش بینی شده است.
کلیدواژگان: جذب، پلاسمون سطحی، نانوساختار Au@Sio2، نانوساختار Au@Tio2. -
صفحات 42-54
فرآیند سریع صنعتی شدن و افزایش استفاده زیاد از فلزات سنگین مانند جیوه، کادمیم، سرب، مس، نقره و آرسنیک در دو دهه گذشته به طور اجتناب ناپذیری منجر به افزایش این فلزات در محیط های آبی شده است. ورود این گونه ترکیبات از طریق فاضلاب های صنعتی، شهری و کشاورزی و غیره شرایطی را به وجود آورده که همواره تهدیدی برای سلامتی انسان ها به شمار می رود. بنابراین حذف این آلاینده ها از دیدگاه بهداشت عمومی و کنترل آلودگی محیط زیست بسیار ضروری است. لذا در این مقاله به صورت خلاصه به بررسی و کاربرد تعدادی از اکسیدهای نانوفلزی که در جداسازی این مواد خطرناک استفاده می شوند و همچنین فاکتورهای موثر بر فرآیند حذف آنها، پرداخته شده است.
کلیدواژگان: کاتیون های فلزات سنگین، جاذب، آلاینده ها
-
Pages 1-6
In the current research, the calculations were mainly done using Quantum-Espresso computing package and pseudo-potential method in the framework of density functional theory and local density approximation (LDA). In addition, random phase approximation has been used in the investigation of optical properties. The large negative values of the real part of the dielectric function, show that the materials exhibit a behavior similar to that of Drude-like. Where the value of is negative or very close to zero, the electromagnetic wave does not propagate and absorption and dissipation processes take place. The diagrams of the imaginary part of the dielectric function indicate that the absorption process started from small energies and yttrium carbide MXenes (Yn+1Cn; n=1, 2, 3) have no energy gap, which confirms the metallic nature. Also the most obvious peaks in the y-direction indicate the greater interaction of electrons and photons in this direction. The inverse ratio of the real part of the dielectric function and the reflection spectrum shows that where the real part of the dielectric function is negative, the reflection spectrum has the highest value for Y2C, Y3C2, and Y4C3 compounds. These peaks approach zero in the photon energy range of 6-7 eV.
Keywords: Density Functional Theory, Nano-Mxenes, Metallic Nature, Optical Properties -
Pages 7-18
The production of renewable and valuable chemicals from renewable biomass sources such as cellulose has attracted global attention in order to create sustainable societies. Cellulose is the most abundant non-food biomass and is of great economic importance. Unlike traditional catalysts derived from petroleum sources, cellulose offers several advantages such as renewability, biodegradability and compatibility with the principles of green chemistry. The use of heterogeneous catalysis can allow researchers to develop environmentally safe processes. Cellulose-based catalysts have shown significant activity in a wide range of reactions including hydrogenation, oxidation and polymerization. Their versatility is due to their ability to support all kinds of metal nanoparticles that act as active catalysis sites. Stabilization of metal nanoparticles on cellulose brings several advantages, including improving stability, preventing the accumulation of nanoparticles, and increasing their dispersibility. Cellulose shows its potential to create a great revolution in green chemistry. Therefore, cellulose's versatility, sustainability, and tunable properties make it an essential catalyst for a greener future. The purpose of this review is to provide an overview of the use of cellulose as a catalyst in organic reactions by Iranian researchers.
Keywords: Cellulose, Biopolymer, Catalyst, Organic Reactions -
Pages 19-23
NO2 as a toxic gas in the environment and industry, is abundantly produced and needs to be detected. In this research, the measurement of NO2 gas using ZnMn2O4 nanoparticles made through a simple co-precipitation, process has been investigated. The structure and surface morphology of the prepared samples have been analyzed by X-ray diffraction and scanning electron microscopy, respectively. The X-ray diffraction spectrum shows that the structure of the sample is well formed without impurities. Electron microscope images show that the nanoparticles are formed as nanoplates with an average thickness of 30 nm. Gas sensing measurements were performed by exposing the sensor to %0.5 of NO2 gas at temperatures between 150 ℃ and 375 ℃. The measurements made in terms of temperature showed the maximum response at the temperature of 300 ℃, to %0.5 of NO2 gas. Also, the ZnMn2O4 sensor showed a repeatable and stable electrical signal. Therefore, ZnMn2O4 nanoparticles have a promising potential in the field of gas sensors.
Keywords: Co-Precipitation, Gas Sensor, Morphology, Znmn2o4 -
Pages 24-33
Dye-sensitized solar cells (DSSCs) are a newer generation of solar cells that, although they have lower efficiency compared to silicon-based solar cells, have a high potential for improved efficiency. Due to their better cost-effectiveness, they can replace silicon-based solar cells in the market if their efficiency and stability increase. The design and development of DSSCs have involved not only experimental and laboratory work but also numerical modeling. The aim of this work is to design and numerically model dye-sensitized solar cells based on a nanostructured semiconductor layer with a wide bandgap (titanium dioxide) and zinc oxide as the electron transporter, N719 dye as the absorber layer, and PEDOT:PSS and P3HT as hole transport materials. In this research, the advanced software CAMSOL with extensive capabilities is used for the design of dye-sensitized solar cells, and the current-voltage characteristics and optical absorption of the cell are calculated, which are in agreement with experimental data.
Keywords: Charge Carrier Density, Nanostructure, Dye Sensitized Solar Cells, Solid State Dye Sensitized Solar Cells, Solid State Electrolyte. -
Pages 34-41
In this research, the synthesis of plasmonic nanoparticles was carried out by chemical dissolution method in three steps. Then, Au@TiO2 and Au@SiO2 core-shell nanostructures have been investigated. These nanostructures were used as photoanode in dye-sensitized solar cells (DSSCs). Parameters such as short circuit current, open circuit voltage, fill factor and conversion efficiency of DSSCs were obtained. The cell in which Au@TiO2 synthesized with mercaptoacetic acid ligand is used, has the highest efficiency. The primary causes of this are the heightened near-field effect of gold nanoparticles (AuNP) and the creation of enhanced photocurrent due to plasmonics.
Keywords: Absorption, Surface Plasmon, Au@Sio2 Nanostructure, Au@Tio2 Nanostructure -
Pages 42-54
The rapid process of industrialization and increased use of heavy metals such as mercury, cadmium, lead, copper, silver and arsenic in the last two decades has inevitably led to the increase of these metals in environments. The introduction of such compounds through industrial, urban and agricultural sewage, etc., has created conditions that are always considered a threat to human health. Therefore, it is very necessary to remove these pollutants from the point of view of public health and environmental pollution control. Therefore, in this article, the investigation and application of a number of nanometal oxides that are used in the separation of these dangerous substances, as well as the factors affecting the separation process, have been briefly discussed.
Keywords: Heavy Metal Cations, Sorbent, Pollutants
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.